Title: Search for a charged Higgs boson decaying into a heavy neutral Higgs boson and a W boson in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A<sc>bstract</sc> A search for a charged Higgs boson H±decaying into a heavy neutral Higgs boson H and a W boson is presented. The analysis targets the H decay into a pair of tau leptons with at least one of them decaying hadronically and with an additional electron or muon present in the event. The search is based on proton-proton collision data recorded by the CMS experiment during 2016–2018 at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. The data are consistent with standard model background expectations. Upper limits at 95% confidence level are set on the product of the cross section and branching fraction for an H±in the mass range of 300–700 GeV, assuming an H with a mass of 200 GeV. The observed limits range from 0.085 pb for an H±mass of 300 Ge V to 0.019 pb for a mass of 700 GeV. These are the first limits on H±production in the H±→HW±decay channel at the LHC.  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10472462
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2023
Issue:
9
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
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National Science Foundation
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  2. A<sc>bstract</sc> Three searches are presented for signatures of physics beyond the standard model (SM) inττfinal states in proton-proton collisions at the LHC, using a data sample collected with the CMS detector at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. Upper limits at 95% confidence level (CL) are set on the products of the branching fraction for the decay intoτleptons and the cross sections for the production of a new bosonϕ, in addition to the H(125) boson, via gluon fusion (ggϕ) or in association with b quarks, ranging from$$ \mathcal{O} $$ O (10 pb) for a mass of 60 GeV to 0.3 fb for a mass of 3.5 TeV each. The data reveal two excesses for ggϕproduction with localp-values equivalent to about three standard deviations atmϕ= 0.1 and 1.2 TeV. In a search fort-channel exchange of a vector leptoquark U1, 95% CL upper limits are set on the dimensionless U1leptoquark coupling to quarks andτleptons ranging from 1 for a mass of 1 TeV to 6 for a mass of 5 TeV, depending on the scenario. In the interpretations of the$$ {M}_{\textrm{h}}^{125} $$ Mh125 and$$ {M}_{\textrm{h},\textrm{EFT}}^{125} $$ Mh,EFT125 minimal supersymmetric SM benchmark scenarios, additional Higgs bosons with masses below 350 GeV are excluded at 95% CL. 
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  5. A<sc>bstract</sc> A search for a heavy pseudoscalar Higgs boson, A, decaying to a 125 GeV Higgs boson h and a Z boson is presented. The h boson is identified via its decay to a pair of tau leptons, while the Z boson is identified via its decay to a pair of electrons or muons. The search targets the production of the A boson via the gluon-gluon fusion process, gg → A, and in association with bottom quarks,$$\text{b}\overline{\text{b}}\text{A }$$. The analysis uses a data sample corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1collected with the CMS detector at the CERN LHC in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of$$\sqrt{s}=13$$TeV. Constraints are set on the product of the cross sections of the A production mechanisms and the A → Zh decay branching fraction. The observed (expected) upper limit at 95% confidence level ranges from 0.049 (0.060) pb to 1.02 (0.79) pb for the gg → A process and from 0.053 (0.059) pb to 0.79 (0.61) pb for the$$\text{b}\overline{\text{b}}\text{A }$$process in the probed range of the A boson mass,mA, from 225 GeV to 1 TeV. The results of the search are used to constrain parameters within the$${\text{M}}_{\text{h},\text{EFT}}^{125}$$benchmark scenario of the minimal supersymmetric extension of the standard model. Values of tanβbelow 2.2 are excluded in this scenario at 95% confidence level for allmAvalues in the range from 225 to 350 GeV. 
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